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        <title>译：Learn Rust the Dangerous Way 5 - Rust 优秀博文</title>


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        <!-- Provide site root to javascript -->
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            var path_to_root = "../../";
            var default_theme = window.matchMedia("(prefers-color-scheme: dark)").matches ? "navy" : "light";
        </script>

        <!-- Work around some values being stored in localStorage wrapped in quotes -->
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            try {
                var theme = localStorage.getItem('mdbook-theme');
                var sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar');

                if (theme.startsWith('"') && theme.endsWith('"')) {
                    localStorage.setItem('mdbook-theme', theme.slice(1, theme.length - 1));
                }

                if (sidebar.startsWith('"') && sidebar.endsWith('"')) {
                    localStorage.setItem('mdbook-sidebar', sidebar.slice(1, sidebar.length - 1));
                }
            } catch (e) { }
        </script>

        <!-- Set the theme before any content is loaded, prevents flash -->
        <script type="text/javascript">
            var theme;
            try { theme = localStorage.getItem('mdbook-theme'); } catch(e) { }
            if (theme === null || theme === undefined) { theme = default_theme; }
            var html = document.querySelector('html');
            html.classList.remove('no-js')
            html.classList.remove('light')
            html.classList.add(theme);
            html.classList.add('js');
        </script>

        <!-- Hide / unhide sidebar before it is displayed -->
        <script type="text/javascript">
            var html = document.querySelector('html');
            var sidebar = 'hidden';
            if (document.body.clientWidth >= 1080) {
                try { sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar'); } catch(e) { }
                sidebar = sidebar || 'visible';
            }
            html.classList.remove('sidebar-visible');
            html.classList.add("sidebar-" + sidebar);
        </script>

        <nav id="sidebar" class="sidebar" aria-label="Table of contents">
            <div class="sidebar-scrollbox">
                <ol class="chapter"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">1.</strong> 类型系统</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust_Concept_Clarification_Deref_vs_AsRef_vs_Borrow_vs_Cow/Rust_Concept_Clarification_Deref_vs_AsRef_vs_Borrow_vs_Cow.html"><strong aria-hidden="true">1.1.</strong> Rust Concept Clarification Deref vs AsRef vs Borrow vs Cow</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust_Concept_Clarification_Deref_vs_AsRef_vs_Borrow_vs_Cow/Deref_AsRef_Borrow_Cow释义.html"><strong aria-hidden="true">1.2.</strong> Deref AsRef Borrow Cow 释义</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust的Borrow和AsRef：让你的代码用起来像呼吸一样自然/Rust的Borrow和AsRef：让你的代码用起来像呼吸一样自然.html"><strong aria-hidden="true">1.3.</strong> Rust的Borrow和AsRef：让你的代码用起来像呼吸一样自然</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust的Cow类型有什么用？详解Cow及其用途/Rust的Cow类型有什么用？详解Cow及其用途.html"><strong aria-hidden="true">1.4.</strong> Rust的Cow类型有什么用？详解Cow及其用途</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/判别Fn、FnMut、FnOnce的标准/判别Fn、FnMut、FnOnce的标准.html"><strong aria-hidden="true">1.5.</strong> 判别Fn、FnMut、FnOnce的标准</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/一行代码告诉你内部可变性的真相(UnsafeCell)/一行代码告诉你内部可变性的真相(UnsafeCell).html"><strong aria-hidden="true">1.6.</strong> 一行代码告诉你内部可变性的真相(UnsafeCell)</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Tour_of_Rust's_Standard_Library_Traits/Tour_of_Rust's_Standard_Library_Traits.html"><strong aria-hidden="true">1.7.</strong> Tour of Rust's Standard Library Traits</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/逆变、协变与子类型，以及Rust/逆变、协变与子类型，以及Rust.html"><strong aria-hidden="true">1.8.</strong> 逆变、协变与子类型，以及Rust</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust自引用结构、Pin与Unpin/Rust自引用结构、Pin与Unpin.html"><strong aria-hidden="true">1.9.</strong> Rust自引用结构、Pin与Unpin</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/为什么Rust需要Pin,Unpin/为什么Rust需要Pin,Unpin.html"><strong aria-hidden="true">1.10.</strong> 译：为什么 Rust 需要 Pin, Unpin ？</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/定海神针Pin和Unpin/定海神针Pin和Unpin.html"><strong aria-hidden="true">1.11.</strong> 译：定海神针 Pin 和 Unpin</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/sizedness-in-rust/sizedness-in-rust.html"><strong aria-hidden="true">1.12.</strong> Sizedness in Rust</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust生命周期集大成者PhantomData〈T〉/Rust生命周期集大成者PhantomData〈T〉.html"><strong aria-hidden="true">1.13.</strong> Rust生命周期集大成者 PhantomData&lt;T&gt;</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操_Part_0.html"><strong aria-hidden="true">1.14.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操 Part 0</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：GAT实现引用类型关联_Part_1.html"><strong aria-hidden="true">1.15.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：GAT实现引用类型关联 Part 1</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：用HRTB写bound_Part_2.html"><strong aria-hidden="true">1.16.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：用HRTB写bound Part 2</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操之用宏展开重复代码_Part_3_&_4.html"><strong aria-hidden="true">1.17.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操之用宏展开重复代码 Part 3 & 4</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：与Rust编译器斗智斗勇之表达式向量化_Part_5_&_6.html"><strong aria-hidden="true">1.18.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：与Rust编译器斗智斗勇之表达式向量化 Part 5 & 6</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：在Rust中用宏关联逻辑类型和实际类型_Part_7.html"><strong aria-hidden="true">1.19.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：在Rust中用宏关联逻辑类型和实际类型 Part 7</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">2.</strong> 生命周期</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/Rust中的生命周期——从StrSplit实例说开去/Rust中的生命周期——从StrSplit实例说开去.html"><strong aria-hidden="true">2.1.</strong> Rust中的生命周期——从StrSplit实例说开去</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/与ChatGPT深度对话来学Rust生命周期/与ChatGPT深度对话来学Rust生命周期.html"><strong aria-hidden="true">2.2.</strong> 与ChatGPT深度对话来学Rust生命周期</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（1）/进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（1）.html"><strong aria-hidden="true">2.3.</strong> 进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（1）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（2）/进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（2）.html"><strong aria-hidden="true">2.4.</strong> 进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（2）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（1）/进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（1）.html"><strong aria-hidden="true">2.5.</strong> 进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（1）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（2）/进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（2）.html"><strong aria-hidden="true">2.6.</strong> 进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（2）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/Common_Rust_Lifetime_Misconceptions/Common_Rust_Lifetime_Misconceptions.html"><strong aria-hidden="true">2.7.</strong> Common Rust Lifetime Misconceptions</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/Rust生命周期常见误区/Rust生命周期常见误区.html"><strong aria-hidden="true">2.8.</strong> 译：Rust生命周期常见误区</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">3.</strong> 无畏并发</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/简单写个Rust无锁队列/简单写个Rust无锁队列.html"><strong aria-hidden="true">3.1.</strong> 简单写个Rust无锁队列</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/进击的Rust多线程——混合自旋锁/进击的Rust多线程——混合自旋锁.html"><strong aria-hidden="true">3.2.</strong> 进击的Rust多线程——混合自旋锁</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/An_unsafe_tour_of_Rust's_Send_and_Sync/An_unsafe_tour_of_Rust's_Send_and_Sync.html"><strong aria-hidden="true">3.3.</strong> An unsafe tour of Rust's Send and Sync</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/进击的Rust多线程——Send与Sync/进击的Rust多线程——Send与Sync.html"><strong aria-hidden="true">3.4.</strong> 进击的Rust多线程——Send与Sync</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/进击的Rust多线程——离经叛道的PhantomData/进击的Rust多线程——离经叛道的PhantomData.html"><strong aria-hidden="true">3.5.</strong> 进击的Rust多线程——离经叛道的PhantomData</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/Rust_Async_Pin概念解析/Rust_Async_Pin概念解析.html"><strong aria-hidden="true">3.6.</strong> Rust Async: Pin概念解析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/Rust和C++的并发库对比/Rust和C++的并发库对比.html"><strong aria-hidden="true">3.7.</strong> 译：Rust 和 C++ 的并发库对比</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/Rust原子类型和内存排序/Rust原子类型和内存排序.html"><strong aria-hidden="true">3.8.</strong> Rust原子类型和内存排序</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">4.</strong> 网络编程</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../06_网络编程/从编解码层面理解WebSocket_手写一个WebSocket/从编解码层面理解WebSocket_手写一个WebSocket.html"><strong aria-hidden="true">4.1.</strong> 从编解码层面理解WebSocket 手写一 个WebSocket</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../06_网络编程/透过Rust探索系统的本原：网络篇/透过Rust探索系统的本原：网络篇.html"><strong aria-hidden="true">4.2.</strong> 透过Rust探索系统的本原：网络篇</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">5.</strong> 轮子系列</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/700行Rust写一个内存分配器/700行Rust写一个内存分配器.html"><strong aria-hidden="true">5.1.</strong> 700行Rust写一个内存分配器</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/Rust：网络库的实现思路/Rust：网络库的实现思路.html"><strong aria-hidden="true">5.2.</strong> Rust：网络库的实现思路</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/Rust异步运行时基础部件/Rust异步运行时基础部件.html"><strong aria-hidden="true">5.3.</strong> Rust异步运行时基础部件</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/使用Rust+epoll编写异步IO框架/使用Rust+epoll编写异步IO框架（1）.html"><strong aria-hidden="true">5.4.</strong> 使用Rust+epoll编写异步IO框架（1）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/使用Rust+epoll编写异步IO框架/使用Rust+epoll编写异步IO框架（2）.html"><strong aria-hidden="true">5.5.</strong> 使用Rust+epoll编写异步IO框架（2）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/使用Rust+epoll编写异步IO框架/使用Rust+epoll编写异步IO框架（3）.html"><strong aria-hidden="true">5.6.</strong> 使用Rust+epoll编写异步IO框架（3）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day1.html"><strong aria-hidden="true">5.7.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day1</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day2.html"><strong aria-hidden="true">5.8.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day2</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day3.html"><strong aria-hidden="true">5.9.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day3</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day4.html"><strong aria-hidden="true">5.10.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day4</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day5.html"><strong aria-hidden="true">5.11.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day5</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">6.</strong> 奇技淫巧</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/Copy-On-Write是不是优化？/Copy-On-Write是不是优化？.html"><strong aria-hidden="true">6.1.</strong> 译：Copy-On-Write是不是优化？</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/揭秘神奇的Rust_Axum风格的函数实现/揭秘神奇的Rust_Axum风格的函数实现.html"><strong aria-hidden="true">6.2.</strong> 译：揭秘神奇的 Rust Axum 风格的函数实现</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/“变长参数”函数与回调/“变长参数”函数与回调.html"><strong aria-hidden="true">6.3.</strong> “变长参数”函数与回调</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/Rust字符串格式化的幕后：format_args!()/Rust字符串格式化的幕后：format_args!().html"><strong aria-hidden="true">6.4.</strong> 译：Rust字符串格式化的幕后：format_args!()</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/给Rust带来一点C++特产/给Rust带来一点C++特产.html"><strong aria-hidden="true">6.5.</strong> 给Rust带来一点C++特产</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/一步步实现_Rust_Bevy_ECS_的_System_简化版本/一步步实现_Rust_Bevy_ECS_的_System_简化版本.html"><strong aria-hidden="true">6.6.</strong> 一步步实现 Rust Bevy ECS 的 System 简化版本</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/Exploring_Design_Patterns_in_Rust_with_Algorithmic_Trading_Examples/Exploring_Design_Patterns_in_Rust_with_Algorithmic_Trading_Examples.html"><strong aria-hidden="true">6.7.</strong> Exploring Design Patterns in Rust with Algorithmic Trading Examples</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">7.</strong> 源码分析</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust并发：bytes源码分析/Rust并发：bytes源码分析.html"><strong aria-hidden="true">7.1.</strong> Rust并发：bytes源码分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust并发：标准库Arc源码分析/Rust并发：标准库Arc源码分析.html"><strong aria-hidden="true">7.2.</strong> Rust并发：标准库Arc源码分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust并发：标准库sync_Once源码分析/Rust并发：标准库sync_Once源码分析.html"><strong aria-hidden="true">7.3.</strong> Rust并发：标准库sync::Once源码分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust源码阅读：引用计数Rc/Rust源码阅读：引用计数Rc.html"><strong aria-hidden="true">7.4.</strong> Rust源码阅读：引用计数Rc</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust源码阅读：Cell、RefCell与内部可变性/Rust源码阅读：Cell、RefCell与内部可变性.html"><strong aria-hidden="true">7.5.</strong> Rust源码阅读： Cell、RefCell与内部可变性</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/关于_Rust_的_UnsafeCell、Cell_与_RefCell/关于_Rust_的_UnsafeCell、Cell_与_RefCell.html"><strong aria-hidden="true">7.6.</strong> 关于 Rust 的 UnsafeCell、Cell 与 RefCell</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust_Async_async-stream源码分析/Rust_Async_async-stream源码分析.html"><strong aria-hidden="true">7.7.</strong> Rust Async: async-stream源码分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/走进Tokio的异步世界/走进Tokio的异步世界.html"><strong aria-hidden="true">7.8.</strong> 走进 Tokio 的异步世界</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/tokio.rs_runtime的实现/tokio.rs_runtime的实现.html"><strong aria-hidden="true">7.9.</strong> tokio.rs runtime 的实现</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Tokio_internals/Tokio_internals.html"><strong aria-hidden="true">7.10.</strong> Tokio internals</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Tokio_internals/译文：Tokio內部机制.html"><strong aria-hidden="true">7.11.</strong> 译：Tokio 内部机制</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust_Axum_HTTP_框架的架构分析/Rust_Axum_HTTP_框架的架构分析.html"><strong aria-hidden="true">7.12.</strong> Rust Axum HTTP 框架的架构分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/安利一个Rust_Game_Engine：Bevy--ECS部分/安利一个Rust_Game_Engine：Bevy--ECS部分.html"><strong aria-hidden="true">7.13.</strong> 安利一个Rust Game Engine：Bevy--ECS部分</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Tokio_解析之任务调度/Tokio_解析之任务调度.html"><strong aria-hidden="true">7.14.</strong> Tokio 解析之任务调度</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">8.</strong> 生态观察</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../11_生态观察/Rust_web_frameworks_have_subpar_error_reporting/Rust_web_frameworks_have_subpar_error_reporting.html"><strong aria-hidden="true">8.1.</strong> Rust web frameworks have subpar error reporting</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../11_生态观察/SeaORM：要做Rust版本的ActiveRecord/SeaORM：要做Rust版本的ActiveRecord.html"><strong aria-hidden="true">8.2.</strong> SeaORM：要做Rust版本的ActiveRecord</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">9.</strong> 死灵终极</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_总述.html"><strong aria-hidden="true">9.1.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 总述</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_0.html"><strong aria-hidden="true">9.2.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 0</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_1.html"><strong aria-hidden="true">9.3.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 1</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_2.html"><strong aria-hidden="true">9.4.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 2</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_3.html"><strong aria-hidden="true">9.5.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 3</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_4.html"><strong aria-hidden="true">9.6.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 4</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_5.html" class="active"><strong aria-hidden="true">9.7.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 5</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Unsafe_Rust_随堂小测/Unsafe_Rust_随堂小测（一）.html"><strong aria-hidden="true">9.8.</strong> Unsafe Rust 随堂小测（一）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Unsafe_Rust_随堂小测/Unsafe_Rust_随堂小测（二）.html"><strong aria-hidden="true">9.9.</strong> Unsafe Rust 随堂小测（二）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Unsafe_Rust_随堂小测/Unsafe_Rust_随堂小测（三）.html"><strong aria-hidden="true">9.10.</strong> Unsafe Rust 随堂小测（三）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Unsafe_Rust_随堂小测/Unsafe_Rust_随堂小测参考答案.html"><strong aria-hidden="true">9.11.</strong> Unsafe Rust 随堂小测参考答案</a></li></ol></li></ol>
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                    <main>
                        <h1 id="learn-rust-the-dangerous-way-系列文章翻译-5"><a class="header" href="#learn-rust-the-dangerous-way-系列文章翻译-5">Learn Rust the Dangerous Way-系列文章翻译-5</a></h1>
<p>译者：<a href="https://www.zhihu.com/people/cheng-zhao-5-83">cheng zhao</a></p>
<p>译文：<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/686709218">https://zhuanlan.zhihu.com/p/686709218</a></p>
<p>原载：<a href="https://cliffle.com/p/dangerust/5">https://cliffle.com/p/dangerust/5</a></p>
<p>译文：</p>
<p>在<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/686599496">第四部分</a>中，我们处理了把<code>f64</code>数组作为向量数组的<code>unsafe</code>代码，并把这些代码封装成为安全的API。</p>
<p>在这篇文章中，我们将探讨<code>advance</code>是<code>unsafe fn</code>的其余原因，并使其安全——不是通过消除所有不安全因素，而是缩小范围。</p>
<p>这很酷——<code>advance</code>函数其他的改变很难进行拆分了，因此我把他们全部放在了这篇文章中。或许现在你可以先去个厕所，再留出一大段时间阅读下面的内容。</p>
<h2 id="advance-函数的状态"><a class="header" href="#advance-函数的状态"><code>advance</code> 函数的状态</a></h2>
<p>在第四部分结束是，我们的程序变成了如下：</p>
<ul>
<li><a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//cliffle.com/p/dangerust/4/nbody-4.rs">nbody-4.rs</a></li>
</ul>
<p>和原始的C程序相同，<code>advance</code>是一个长函数——确切地说，有149行——所以在这里我不会完整的展示整个函数，我们只看重点。</p>
<p><code>advance</code>函数仍然是一个<code>unsafe fn</code>。 这通常意味着如果这个函数被错误的使用会对内存安全产生威胁——这（<code>unsafe</code>标识）对于调用者来说是一种警告，警告他们需要确保满足了一些条件，否则程序会做一些未定义的事情。</p>
<p>调用<code>advance</code>函数实际上是<code>unsafe</code>的吗？从某种意义上讲，是的，但是目前看它无关紧要。如果你把<code>unsafe</code>标识删除再尝试进行编译，你会得到一系列的错误（有27个）。这是因为一个<code>unsafe fn</code>同时拥有调用其他<code>unsafe</code>操作的能力，而无需其他说明（译者注：即无需再函数体中嵌套unsafe块），我们的函数中仍然存在<code>unsafe</code>操作。<code>advance</code>函数依赖于什么<code>unsafe</code>操作呢？如果你研究这些编译错误，你就会发现有两类操作，接下来我会对这两类操作分别进行讨论。</p>
<h3 id="可变静态变量"><a class="header" href="#可变静态变量">可变静态变量</a></h3>
<p><code>advance</code> 包含两个可变静态变量，声明如下：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>static mut position_Deltas: [Interactions; 3] =
    [Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] }; 3];
static mut magnitudes: Interactions =
    Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] };
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p><code>position_Deltas</code>和 <code>magnitudes</code>在使用上与<code>advance</code>中的局部变量相同，但是却被声明为<code>static mut</code>。</p>
<p>可变静态变量为什么是不安全的呢？基本上，是因为可变静态变量使得函数不可重入。通过把一些局部变量存储为全局变量，每一次调用该函数都会依赖上一次调用的结果，并且如果有两个并发的调用——可能来自多线程调用——会破坏彼此的数据并产生错误的结果。</p>
<p>Rust实在是不喜欢这类不可重入的函数，因为Rust假设你在某天可能会使用线程，线程安全保证是Rust核心价值的一部分。在C语言中不可重入的函数同样也是危险的，在C中出现线程是一种更常见的情况。（例如<code>strtok</code> vs. <code>strtok_r</code>）</p>
<p>所以，既然是危险的，程序为什么还要这么做呢？</p>
<p>原始的C程序并没有说明使用static的意图，但我非常确信这是一个优化，以减少调用<code>advance</code>的成本。</p>
<p>这些变量并不小——每个<code>Interactions</code>包含10个<code>f64</code>，因此 <code>position_Deltas</code>包含30个<code>f64</code>，共249个字节。如果这些变量被声明为局部变量，函数就需要申请一个更大的栈帧以存储他们，并且在每次函数调用时都对这些变量进行初始化。<code>advance</code>被大量的调用， 时间成本会累积。通过实验，将这些变量转换为简单的局部变量——用let替换static——大约增加了5%的时间!</p>
<p>（注意，这个优化实际上与我们在<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/686416550">第三部分</a>看到的未初始化内存的使用是一样的：它尝试在每次函数调用时避免那些没有必要的大量内存初始化。在第三部分，优化被证明是不必要的；但是在当前的情况下（可变静态变量），优化是有效的，可能是因为初始化循环更加复杂，使得<code>dead store elimination</code>不知道如何工作。记住要衡量优化的效果!）</p>
<p>我们将在本节后面用一个等价的、安全的优化替换这个优化来解决这个不安全的问题。但首先，还有一个<code>unsafe</code>因素需要考虑:</p>
<h3 id="simd指令"><a class="header" href="#simd指令">SIMD指令</a></h3>
<p>标准库中的所有的SIMD指令都是<code>unsafe</code>的。</p>
<p>这似乎是不必要和武断的——毕竟，我们考虑过的大多数安全问题都涉及到内存， 一个如<code>_mm_add_pd</code>的函数仅仅是把数字想加，而并不操作内存。它为什么是<code>unsafe</code>的？</p>
<p>冒着刻薄的风险：这得怪英特尔。</p>
<p>我们在程序中使用了SSE2指令。如果你在不支持SSE2指令的处理器上运行SSE2指令会发生什么呢？人们希望，当处理器第一次遇到不支持的指令时，它会触发某种错误并拒绝程序。</p>
<p>但现实不是这样的！在早期的处理器上，许多SSE/SSE2指令被编码成其他的动作。他们不按现在的指令运行，但他们确实可以工作。因此在我们看来是向量加法的指令，在早期的处理器上可能会是跳转或内存存储指令。</p>
<p>因此，由于一条不支持的SIMD指令可能会以一种不可预测的方式损坏程序的环境，我们当前的使用方式是<code>unsafe</code>的（当前的Rust程序，和原始的C程序一样，会在早期的处理器上做不可预测的行为。）</p>
<p>在<code>safe</code>Rust中使用SIMD是完全可能的——<code>rustc</code>在自动向量化循环方面出奇地好，有方便的第三方库可以选择，你也可以选择在编译时检查目标处理器模型。 我们在下面的章节中会选择第二种方案（在编译时检查目标处理器模型）。</p>
<h2 id="使代码变得安全"><a class="header" href="#使代码变得安全">使代码变得安全</a></h2>
<h3 id="将静态变量踢出局"><a class="header" href="#将静态变量踢出局">将静态变量踢出局</a></h3>
<p>回顾一下:<code>advance</code>将两个数组声明为静态，以避免在每次调用时初始化它们。这种优化是有效的，节省了大约5%，但它使函数不可重入且<code>unsafe</code>。</p>
<p>在每次函数调用时，这两个数组都会携带上一次调用的值，但这是一个完全的副作用，<code>advance</code>每次都会重写这两个数组，数组中保留的上一次的值也再也不会被使用，但仍然会在<code>advance</code>返回时存储本次的值。</p>
<p>上述现象是解决问题的关键。有什么其他的办法可以让我们声明一个数组但是<code>advance</code>不用在每次被调用时都在栈中申请数组的空间呢？ 在对<code>advance</code>的连续调用期间，数据流是怎样的呢？</p>
<p>在调用<code>advance</code>的地方设置一个局部变量可以吗？</p>
<p>在<code>main</code>函数中申请这些数组，作为局部变量，之后通过引用把他们传递给<code>advance</code>，实现相同的优化目标而根部无需使用<code>unsafe</code>代码。</p>
<p>根据上述思想修改<code>advance</code>函数的签名，修改为：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>unsafe fn advance(
    bodies: &amp;mut [body; BODIES_COUNT],
    position_Deltas: &amp;mut [Interactions; 3],   // New!
    magnitudes: &amp;mut Interactions,             // Also new!
){
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>之后我们删除<code>static</code>的变量定义。</p>
<p>在<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/686599496">第四部分</a>的修改时，我们已经在<code>advance</code>函数体内部声明了 <code>Interactions</code>；如果我们想把它暴露给<code>advance</code>函数的调用者，我们需要把 <code>Interactions</code>，它的<code>impl</code>，以及它依赖的两个常量定义往上移动几行，移到<code>advance</code>函数的外面。</p>
<p>最终，<code>advance</code>的调用者<code>mian</code>函数，需要申请两个变量并使用引用传递他们，<code>main</code>函数修改完长这样：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {

    // These are new:
    let mut position_Deltas: [Interactions; 3] =
        [Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] }; 3];
    let mut magnitudes: Interactions =
        Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] };

    unsafe {
        offset_Momentum(&amp;mut solar_Bodies);
        output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
        let c = std::env::args().nth(1).unwrap().parse().unwrap();

        for _ in 0..c {
            // Call to advance has changed:
            advance(
                &amp;mut solar_Bodies,
                &amp;mut position_Deltas,
                &amp;mut magnitudes,
            )
        }

        output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
    }
}
</code></pre></pre>
<p>完整修改后的Rust代码见下面的链接：</p>
<ul>
<li><a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//cliffle.com/p/dangerust/5/nbody-5a.rs">nbody-5a.rs</a></li>
</ul>
<h3 id="更安全的simd"><a class="header" href="#更安全的simd">更安全的SIMD</a></h3>
<p>正如我们上面看到的，SIMD的安全问题取决于旧处理器在执行新添加的指令时的行为。</p>
<p><code>rustc</code>可以根据各种不同的处理器目标进行针对性的编译（译者注：即根据特定处理器的指令集翻译成不同的指令）。在编译时，您既可以针对通用的处理器，也可以针对特定的模型，或者具有特定特性集的处理器。目前，当我构建二进制文件时，我的目标是“本机”的CPU模型，“本机”的意思是“我正在编译的CPU类型”。对我来说，“本机”实际上就是“skylake”;在你的电脑上，它可能代表别的东西。</p>
<p>如果你在一个当代的CPU（例如“skylake”）编译出一个二进制文件，然后在一个更早期的CPU（例如 2003年的 AMD）上运行这个二进制文件，会发生不好的事情，因为x86指令集编码根本不向后兼容。在防止这个错误上我们根本做不了什么;虽然我们可以在运行时查询处理器的特性，但有可能用于检查的指令本身就是用新指令写的，新指令会在旧机器上产生不可预测的行为。</p>
<blockquote>
<p>为了避免我在这里特别批评英特尔，这基本上是每个处理器架构的问题。ARM只稍微好一点。只有RISC-V走出了自己的道路，以确保未来的扩展可以被旧处理器识别和拒绝。</p>
</blockquote>
<p>另一方面，如果你的编译目标是一个老机器，编译出来的二进制文件就应该在那个老机器上运行——如果它不能，它应该在编译期间就失败。Rust允许你的代码调用<code>_mm_add_pd</code>（这个函数只在那些支持SSE2的处理器上是有意义的）即使你的目标CPU不支持SSE2——Rust假设你已经做了一些CPUID检查，并且你也知道程序在做什么。这个行为是 <code>unsafe</code> 合同的一部分，我们目前完全靠运气来履行合同。</p>
<p>如果我们可以确保们的代码只会在目标处理器支持SSE2的情况下才会编译，那么我们就可以保证我们使用的SIMD操作是安全的。我们采取你可能在C中的做法：条件编译。</p>
<p>Rust的条件编译机制与C不同。与C使用宏在预处理阶段进行处理不同，Rust把条件编译机制集成到了语言中，作为一个树形。通过添加一个<code>#[cfg(...)]</code>属性到某个“东西”上，你就可以让这个“东西”在特定的编译时配置时出现。</p>
<p>在我们的例子中，使用 <code>#[cfg(target_feature = &quot;sse2&quot;)]</code> 在编译时为支持SSE2的目标CPU时设置一些条件。</p>
<p>我将使用一种稍微生硬的方法，将该属性直接添加到<code>advance</code>上，如下所示:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>#[cfg(target_feature = &quot;sse2&quot;)]  // &lt;-- only compile for SSE2
unsafe fn advance(
    bodies: &amp;mut [body; BODIES_COUNT],
    position_Deltas: &amp;mut [Interactions; 3],
    magnitudes: &amp;mut Interactions,
){
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>我说这个方法有些生硬，是因为该方法失效的方式，如果我们的编译目标CPU不支持SSE2，最简单的方式是在编译命令行中禁用<code>sse2</code> 属性，如下：</p>
<pre><code class="language-bash">$ rustc --target=x86_64-unknown-linux-musl \
        -C opt-level=3 -C debuginfo=2 -C codegen-units=1 \
        -C target-cpu=native \
        -C target-feature=-sse2 \
        nbody-5b.rs -o nbody-5b

error[E0425]: cannot find function `advance` in this scope
   --&gt; 5/nbody-5b.rs:294:13
    |
294 |             advance(
    |             ^^^^^^^ not found in this scope

error: aborting due to previous error

For more information about this error, try `rustc --explain E0425`.
</code></pre>
<p>在我使用<code>#[cfg]</code>的方式的情况下，如果目标处理器不支持SSE2，<code>advance</code>函数直接“消失”了——因此任何想要调用<code>advance</code>的函数都会编译失败。这是足够的，但是错误消息令人困惑 ，错误信息留给了读者进行猜测，猜测<code>advance</code>“消失”的原因是他们的处理器太老了。在一个实际的程序中我的处理方式会略有不同。请参考 <code>core::arch</code>模块的文档了解不同的方法，包括在运行时检查功能，以及在某些地方启用功能。</p>
<blockquote>
<p>如果你在英特尔上已经做过了大量的SIMD编程，你可能会问，“但是等一下，还有不支持SSE2的x86-64 CPU吗？”事实上，不，我不相信有，所以这只是我多疑了。但是如果你将算法扩展到使用SSE4，这（使用条件编译）将变得非常重要。</p>
</blockquote>
<p>因为这实际上只修改了一行代码，所以我没有在更改后包含完整的程序源代码。如果需要的话，我相信你能解决。别担心，在下次更改后会有完整的源代码。</p>
<h3 id="把unsafe翻个底朝天"><a class="header" href="#把unsafe翻个底朝天">把<code>unsafe</code>翻个底朝天</a></h3>
<p>在我们摆脱了可变静态变量之后，调用者要安全地使用<code>advance</code>的唯一义务是确保SSE2指令不会在其处理器上做愚蠢的事情。现在<code>advance</code>只会在支持SSE2的目标上出现，调用它不再是<code>unsafe</code>的了。这意味着我们可以移出函数签名前方的<code>unsafe</code>关键字了，取而代之的是在函数内部使用更小范围的<code>unsafe</code>块。</p>
<p>例如，我们可以在函数中调用SSE2的部分添加<code>unsafe</code>块，下面给出原始代码和修改后代码进行对比：</p>
<p>Before:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>magnitudes.as_vectors()[i] = _mm_mul_pd(
    _mm_div_pd(_mm_set1_pd(0.01), distance_Squared),
    distance_Reciprocal,
);
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>After:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>// Safety: this code is only compiled for processors that
// support SSE2, so the SIMD operations used here are
// safe.
magnitudes.as_vectors()[i] = unsafe { // &lt;-- note
    _mm_mul_pd(
        _mm_div_pd(_mm_set1_pd(0.01), distance_Squared),
        distance_Reciprocal,
    )
};
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>请记住，在Rust中，像unsafe(甚至if)这样的块可以出现在需要值的地方，即赋值语句的右侧。</p>
<p>好了，那么为什么这么做更好呢？这个问题很公平。修改完之后仍然存在<code>unsafe</code>的部分。<code>unsafe</code>块中的代码可能被裸指针弄糟，覆盖内存， 破坏栈。</p>
<p>但是它没有。这个<code>unsafe</code>块很小，仅包含了SIMD操作的调用和局部变量的引用。只需要花费几秒钟来读这个块就可以知道它只是使用了SIMD。</p>
<p>就像在<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/686599496">第四部分</a>我们把<code>unsafe</code>的<code>union</code>操作封装到安全的API那样， 把<code>unsafe</code>代码移到一个更小的代码块中使我们更容易检查代码并确信它是正确的。特别是，通过将剩余的SIMD片段转换为更细粒度的<code>unsafe</code>块，我们不必仔细检查<code>advance</code>的其余部分是否存在<code>unsafe</code>的操作—我们只需要在编辑器中搜索<code>unsafe</code>的代码片段并读取找到的代码片段。</p>
<p>通过处理<code>advance</code>，在每个SIMD表达式周围包装小的<code>unsafe</code>块，我们可以在不将<code>advance</code>标记为<code>unsafe fn</code>的情况下进行编译。下面是源代码:</p>
<ul>
<li><a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//cliffle.com/p/dangerust/5/nbody-5b.rs">nbody-5b.rs</a></li>
</ul>
<p>(我更愿意提前完全去掉这些不安全的块，并提供一个安全的SIMD API，就像我们在<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/686599496">第四部分</a>中为<code>union</code>所做的那样。我现在没有那样做因为对于已经很长的这篇文章来说，这将是一个相当具有破坏性的更改，但请继续关注未来的部分。)</p>
<h3 id="移除main函数中的unsafe块"><a class="header" href="#移除main函数中的unsafe块">移除<code>main</code>函数中的<code>unsafe</code>块</a></h3>
<p>我们已经进入最后冲刺阶段了!</p>
<p>当前<code>main</code>函数包含一个大的<code>unsafe</code>块。它之前不得不这么写，因为之前调用的函数都是<code>unsafe</code>的。但是现在我们的函数都是安全的，因此，似乎是时候移除这个<code>unsafe</code>的块了:</p>
<p>Before:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut position_Deltas: [Interactions; 3] =
        [Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] }; 3];
    let mut magnitudes: Interactions =
        Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] };

    unsafe {
        offset_Momentum(&amp;mut solar_Bodies);
        output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
        let c = std::env::args().nth(1).unwrap().parse().unwrap();
        for _ in 0..c {
            advance(&amp;mut solar_Bodies, &amp;mut position_Deltas, &amp;mut magnitudes)
        }
        output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
    }
}
</code></pre></pre>
<p>After...?</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut position_Deltas: [Interactions; 3] =
        [Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] }; 3];
    let mut magnitudes: Interactions =
        Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] };

    // no unsafe here!
    offset_Momentum(&amp;mut solar_Bodies);
    output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
    let c = std::env::args().nth(1).unwrap().parse().unwrap();
    for _ in 0..c {
        advance(&amp;mut solar_Bodies, &amp;mut position_Deltas, &amp;mut magnitudes)
    }
    output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
}
</code></pre></pre>
<p>但是，别高兴的太早！现在它编译不了。原因很熟悉：编译器发现我们用了一个可变静态变量<code>static mut</code>， 可变静态变量会造成线程安全性和重入问题。（这一次可变静态变量是全局<code>solar_Bodies</code>数组）</p>
<p>“但是我们是在<code>main</code>函数里呀！”你可能会说“<code>main</code>函数不需要重入呀”</p>
<p>Rust并不同意你的观点。<code>main</code>函数在Rust中并不是一个特殊函数——它只是一个函数，它需要遵守和其他函数相同的规则。例如，尽管并不常见，但是你确实可以从其他函数调用<code>main</code>函数（在C语言里也是可以的）。</p>
<p>幸运的是，这个问题很容易处理。当前我们使用可变静态变量<code>solar_Bodies</code>保存模拟的状态，并从一些起始条件进行初始化，这里我们可以把初始条件设为<code>const</code>变量...</p>
<p>Before:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>static mut solar_Bodies: [body; BODIES_COUNT]=[
    body {    // Sun
    // ... and so on
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>After:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>const STARTING_STATE: [body; BODIES_COUNT]=[
    body {    // Sun
    // ... and so on
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>之后使用一个局部变量保存模拟状态，而不是一个静态变量：</p>
<p>Before:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {


    let mut position_Deltas: [Interactions; 3] =
        [Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] }; 3];
    let mut magnitudes: Interactions =
        Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] };

    unsafe {
        offset_Momentum(&amp;mut solar_Bodies);
        output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
        let c = std::env::args().nth(1).unwrap().parse().unwrap();
        for _ in 0..c {
            advance(&amp;mut solar_Bodies, &amp;mut position_Deltas, &amp;mut magnitudes)
        }
        output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
    }
}
</code></pre></pre>
<p>After:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut solar_Bodies = STARTING_STATE; // &lt;-- new!

    let mut position_Deltas: [Interactions; 3] =
        [Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] }; 3];
    let mut magnitudes: Interactions =
        Interactions { scalars: [0.; ROUNDED_INTERACTIONS_COUNT] };

    // no unsafe here!
    offset_Momentum(&amp;mut solar_Bodies);
    output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);
    let c = std::env::args().nth(1).unwrap().parse().unwrap();
    for _ in 0..c {
        advance(&amp;mut solar_Bodies, &amp;mut position_Deltas, &amp;mut magnitudes)
    }
    output_Energy(&amp;mut solar_Bodies);

}
</code></pre></pre>
<p>现在<code>main</code>函数是完全安全的函数了。</p>
<p>下面给出修改后的完整程序：</p>
<ul>
<li><a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//cliffle.com/p/dangerust/5/nbody-5.rs">nbody-5.rs</a></li>
</ul>
<h2 id="评估"><a class="header" href="#评估">评估</a></h2>
<p>我们完成了什么呢？</p>
<ol>
<li><code>advance</code>现在可以被安全地调用了</li>
<li>当目标CPU不支持SSE2时，程序将(正确地)编译失败。</li>
<li><code>advance</code>函数中剩下的<code>unsafe</code>代码现在是更细粒度的，很容易检查。</li>
<li><code>main</code>函数现在是安全的、可重入的。</li>
</ol>
<p>这些变化对整个程序有什么影响呢？我编译了本文中每一步产的版本 (<code>5a</code>, <code>5b</code>, 和最终的 <code>5</code>)。首先，让我们来检查一下他们的大小：</p>
<pre><code class="language-bash">$ size nbody-{4,5a,5b,5}
   text	   data	    bss	    dec	    hex	filename
 265608	  10332	   7432	 283372	  452ec	nbody-4.bench
 265808	  10332	   7112	 283252	  45274	nbody-5a.bench
 265808	  10332	   7112	 283252	  45274	nbody-5b.bench
 265888	  10044	   7112	 283044	  451a4	nbody-5.bench
</code></pre>
<p>移除了<code>advance</code>函数中的可变静态变量后，<code>bss</code>段的RAM使用量减少了，这是有意义的，因为bss是RAM的永久专用(静态)部分。这并不是真正的削减内存的使用量，因为数组只是移动到了栈中，只是没有计算在bss中而已。</p>
<p><code>text</code>段增长了80个字节，因为我们使用一个常量来初始化<code>solar_Bodies</code>，而不是使用静态变量。</p>
<p>因此你得到了一些，同时也失去了一些；总的来说，二进制文件小了328个字节。</p>
<p>更重要的是，性能怎么样？让我们来对比一下：</p>
<div class="table-wrapper"><table><thead><tr><th>Command</th><th>Mean [s]</th><th>Min [s]</th><th>Max [s]</th><th>Ratio</th></tr></thead><tbody>
<tr><td>./nbody.clang-8.bench 50000000</td><td>5.277 ± 0.007</td><td>5.258</td><td>5.282</td><td>1.00x</td></tr>
<tr><td>./nbody-1.bench 50000000</td><td>5.123 ± 0.024</td><td>5.095</td><td>5.161</td><td>0.97x</td></tr>
<tr><td>./nbody-2.bench 50000000</td><td>5.101 ± 0.005</td><td>5.093</td><td>5.107</td><td>0.97x</td></tr>
<tr><td>./nbody-3.bench 50000000</td><td>5.103 ± 0.002</td><td>5.100</td><td>5.105</td><td>0.97x</td></tr>
<tr><td>./nbody-4.bench 50000000</td><td>5.104 ± 0.002</td><td>5.101</td><td>5.107</td><td>0.97x</td></tr>
<tr><td>./nbody-5a.bench 50000000</td><td>5.145 ± 0.003</td><td>5.140</td><td>5.150</td><td>0.97x</td></tr>
<tr><td>./nbody-5b.bench 50000000</td><td>5.147 ± 0.002</td><td>5.145</td><td>5.149</td><td>0.98x</td></tr>
<tr><td>./nbody-5.bench 50000000</td><td>5.121 ± 0.003</td><td>5.118</td><td>5.127</td><td>0.97x</td></tr>
</tbody></table>
</div>
<p>换句话说，</p>
<ul>
<li>移除<code>advance</code>中使用静态变量的优化，并且改用<code>main</code>函数中的局部变量，造成了一个损耗 (<code>nbody-5a</code>):相比于第四部分的代码，运行时间增加了0.8%(41ms)。</li>
<li>重新组织<code>unsafe</code>的代码 (<code>nbody-5b</code>)，有这可以忽略的影响，正如我们所预期的那样。</li>
<li>将全局的静态变量修改为局部变量后(<code>nbody-5</code>)，赢回了我们输掉的大部分性能。</li>
</ul>
<p>最终版本的程序（“优美且安全”）相比于最初的Rust翻译版本要明显的快很多，并且也显著的快（3%）于原始的C程序。</p>
<p>相比于<code>nbody-4</code>程序 <code>nbody-5</code>慢了0.3%/20ms。如果20ms对你来说很重要，你就可以停在<code>nbody-4</code>，不要添加本文中的修改。Rust很好的一个点在于，它鼓励你让程序变得更安全，但是不强制要求。 如果<code>nbody-5</code>不能满足您的性能需求，那么<code>nbody-4</code>是一个非常合理的停下来的位置。</p>
<blockquote>
<p>如果不初始化局部变量，为什么局部变量比静态变量成本更高？这似乎归结为x86-64上的代码密度和寻址模式。因为静态变量的地址在编译期（链接时）是可知的，<code>rustc</code>可以发出指令，用嵌入的绝对地址直接引用它。而使用局部变量时，为了引用它我们需要计算它在栈中的地址（使用%sp寄存器） 。使用局部变量的方式产生的代码密度较低。
这并不是绝对的事实(双关语):局部变量通常在ARM上更快，因为指令不可能无消耗地嵌入绝对内存地址。Measure, measure, measure.</p>
</blockquote>
<h2 id="结束"><a class="header" href="#结束">结束</a></h2>
<p>我们到达目的地了!让我们回顾一下到目前为止我们在本系列（Learn Rust the Dangerous Way）中所做的工作。</p>
<p>从一个C程序开始，我们创建了一个等价的Rust程序，遵循增量过程而不进行全面的体系结构更改。比较两者，</p>
<ul>
<li>Rust代码不使用任何指针算数运算或任何未经检查的数组索引，这样可以消除诸如缓冲区溢出、堆栈破坏等错误。</li>
<li>Rust代码不使用裸指针，依赖于Rust引用来消除NULL指针错误或访问未初始化内存的可能性。</li>
<li>虽然我们没有使用线程，但是Rust代码是完全可重入的和线程安全的，因此，如果需要，我们可以在线程环境中操作。</li>
<li>Rust程序显著的快于使用Clang编译的C程序（大约快3%），显著的快于使用GCC编译的C程序（大约快17%）。</li>
<li>Rust代码更长，主要是由于需要直接调用英特尔SIMD内部函数，而C程序依赖于非标准操作符重载。</li>
<li>当两个程序都使用静态链接，Rust的二进制文件更小——是GCC/Clang二进制文件大小的40%。</li>
<li>编译时间几乎相同（GCC明显更长，Clang明显更短）</li>
</ul>
<p>虽然我们已经完成了最初打算完成的任务，但我还没有完全完成。当前的Rust代码与C代码非常接近，但是看起来非常奇怪。在下一章，我将看看如果用符合Rust编程习惯的方式编写这个程序会有什么不同。</p>
<blockquote>
<p>我不是在玩静态链接的游戏，C程序的作者在之前就这么做了。也就是说，在Linux上使用动态链接的Rust程序往往比做同样事情的C程序要大，这仅仅是因为C假定系统上已经安装了它的标准库的兼容版本，而Rust没有——所以std总是被链接进来。这对于小型二进制文件来说会有很大的不同。(我指出这一点是为了不让人觉得我在掩盖Rust二进制文件的大小问题，这在某些用例中可能是一个问题。）</p>
</blockquote>
<p>发布于 2024-03-13 17:08・IP 属地北京</p>

                    </main>

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